DE202018000735U1 - Apparatus configured to carry out a method of designing a component - Google Patents

Apparatus configured to carry out a method of designing a component Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (100), konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils (1), das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren, insbesondere mittels selektivem Laserschmelzen, in einer Anlage (200) zur generativen Fertigung des Bauteils (1) hergestellt wird, mit den Schritten: – rechnergestützte Konstruktion des Bauteils (1) in einer ersten Bauteilauslegung, – rechnergestützte Simulation der Fertigung des Bauteils (1) in der Anlage (200), wobei das Bauteil (1), bezogen auf eine Bauteilplattform (9) in der Anlage (200), in einem ersten Aufbauwinkel (W1) ausgerichtet ist, – rechnergestütztes Ermitteln einer ersten, bauteilbereichsabhängigen Oberflächenrauheit (RA1), – rechnergestütztes Ermitteln wenigstens eines ersten tragenden Querschnitts (Q1) des Bauteils (1) im Bereich der ermittelten ersten Oberflächenrauheit (RA1).Device (100) configured to carry out a method for designing a component (1) which is produced by means of a beam melting process as a generative production method, in particular by means of selective laser melting, in a system (200) for the generative production of the component (1) Steps: - computer-aided design of the component (1) in a first component design, - computer-aided simulation of the production of the component (1) in the system (200), wherein the component (1), with respect to a component platform (9) in the system ( 200), in a first setup angle (W1) is aligned, - computer-aided determination of a first component area-dependent surface roughness (RA1), - computer-aided determination of at least a first supporting cross-section (Q1) of the component (1) in the region of the determined first surface roughness (RA1) ,

Description

Das Gebrauchsmuster betrifft eine Vorrichtung, konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils, das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren hergestellt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The utility model relates to a device configured to carry out a method for designing a component which is produced by means of a jet melting method as a generative manufacturing method, according to the preamble of claim 1.

Bauteile, die mittels Strahlschmelzverfahren als generativem Herstellungsverfahren, insbesondere mittels selektivem Laserschmelzen (SLM) hergestellt werden, weisen in der Regel eine Oberflächenrauheit auf, die durch Nachbearbeitungen auf ein Endmaß weiterbearbeitet werden. Insbesondere in Randzonen des Bauteils, bezogen auf eine Positionierung des Bauteils auf einer Bauplattform in einer Anlage zum generativen Herstellen, treten besonders hohe Oberflächenrauheiten auf. An diesen Randzonen treffen die Laserstrahlen zum Aushärten eines Pulvermaterials bei einem SLM Verfahren oft in einem spitzen Winkel auf die Bauteiloberfläche auf, verglichen mit einem stumpferen Winkel im mittleren Bereich der Bauteiloberfläche. Der Auftreffwinkel des Laserstrahls hängt andererseits wesentlich von der Positionierung des Bauteils auf der Bauplattform in der Anlage zum generativen Herstellen ab, also beispielsweise von einem Aufbauwinkel des Bauteils auf der Bauplattform. Wird dieser Aufbauwinkel verändert, verändert sich in der Regel auch der Auftreffwinkel des Laserstrahls auf die Bauteiloberfläche. Insbesondere in Randbereichen kann dies zu stumpferen Auftreffwinkeln führen, was wiederum zu geringeren Oberflächenrauheiten führen kann.Components which are produced by means of jet melting as a generative production method, in particular by means of selective laser melting (SLM), generally have a surface roughness which is further processed by finishing to a final dimension. Especially in edge zones of the component, based on a positioning of the component on a construction platform in a system for generative production, particularly high surface roughness occur. At these edge zones, the laser beams for curing a powder material in an SLM process often strike the component surface at an acute angle compared to a more obtuse angle in the central area of the component surface. On the other hand, the angle of incidence of the laser beam depends substantially on the positioning of the component on the construction platform in the system for generative production, that is to say, for example, on an assembly angle of the component on the construction platform. If this setup angle is changed, the angle of incidence of the laser beam on the component surface also changes as a rule. In particular, this can lead to blunt angles of incidence, which in turn can lead to lower surface roughness.

Die Oberflächenrauheit beeinflusst, vor allem bei dünneren Bauteilstrukturen, maßgeblich den tragenden Querschnitt im Bauteilbereich dieser Oberflächenrauheit. Deshalb sollte der Einfluss der Oberflächenrauheit auf den tragenden Querschnitt bereits bei der Konstruktion des Bauteils beziehungsweise bei einer Baujoberstellung (virtuelle Erstellung des Schichtmodells des Bauteils als Basis zum generativen Fertigen in der Anlage) berücksichtigt werden. Dies gilt insbesondere für Bereiche des Bauteils, die von außen nicht zugänglich sind.The surface roughness, especially with thinner component structures, significantly influences the load-bearing cross section in the component area of this surface roughness. Therefore, the influence of the surface roughness on the load-bearing cross-section should already be taken into account in the construction of the component or in a construction project (virtual creation of the layer model of the component as a basis for generative manufacturing in the plant). This applies in particular to areas of the component that are not accessible from the outside.

Nach dem Stand der Technik wird meistens für die Baujoberstellung, beispielsweise mit Unterstützung einer CAD (engl. computer-aided design) software zum rechnerunterstützten Konstruieren, in Bereichen mit einer hohen Oberflächenrauheit der Querschnitt basierend auf Erfahrungswerten erweitert bzw. aufgedickt. Dies ist oft darin begründet, dass die mittels einem SLM Verfahren gefertigten Bauteile zur Oberflächennachbearbeitung gestrahlt und hierdurch die Rauspitzen abgetragen werden, damit das Bauteil nach dem Strahlen ein erforderliches Endmaß aufweist. Nicht zugängliche Stellen des Bauteils, also insbesondere innere Bereiche und Strukturen, die von außen nicht zugänglich sind, können für dieses Strahlen nicht ausreichend berücksichtigt werden. Daher findet eine Aufdickung dieser nicht zugänglichen Bereiche, in Abhängigkeit zur Oberflächenrauigkeit, in der Regel nicht statt. Die Oberflächenrauigkeit kann, wie weiter oben bereits beschrieben wurde, wesentlich von dem Aufbauwinkel des Bauteils auf der Bauplattform in der Anlage zum generativen Herstellen abhängen. Ergänzend kann nur eine zugängliche Endkontur, also Oberflächenbereiche, die, insbesondere von außen, bearbeitet werden können, für eine Aufdickung bzw. für eine Korrektur tragender Querschnitte berücksichtigt werden, jedoch nicht tragende Querschnitte nicht zugänglicher, insbesondere innerer Strukturen.According to the state of the art, the cross-section is usually expanded or thickened on the basis of empirical values, for example, with the aid of CAD (computer-aided design) software for computer-aided design, in areas with a high surface roughness. This is often due to the fact that the components produced by means of an SLM process are blasted for surface finishing and thereby the clear points are removed so that the component has a required final dimension after blasting. Inaccessible areas of the component, ie in particular internal areas and structures that are not accessible from the outside, can not be sufficiently considered for this blasting. Therefore, a thickening of these inaccessible areas, depending on the surface roughness, usually does not take place. The surface roughness can, as has already been described above, depend essentially on the build-up angle of the component on the build platform in the system for generative production. In addition, only an accessible final contour, ie surface areas that can be processed, in particular from the outside, are taken into account for a thickening or for a correction of carrying cross sections, but not carrying cross sections of inaccessible, in particular internal structures.

Eine Aufgabe ist es, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die konfiguriert ist zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils, das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren in einer Anlage zur generativen Fertigung des Bauteils hergestellt wird.One object is to propose a device that is configured to carry out a method for designing a component which is produced by means of a beam melting method as a generative production method in a system for the additive production of the component.

Die Aufgabe wird durch ein Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a device having the features of claim 1.

Es wird eine Vorrichtung beansprucht, die konfiguriert ist zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils, das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren, insbesondere mittels selektivem Laserschmelzen, in einer Anlage zur generativen Fertigung des Bauteils hergestellt wird. Das Verfahren umfasst als ersten Schritt eine rechnergestützte Konstruktion des Bauteils in einer ersten Bauteilauslegung. Der zweite Schritt des Verfahrens umfasst eine rechnergestützte Simulation der Fertigung des Bauteils in der Anlage, wobei das Bauteil, bezogen auf eine Bauteilplattform in der Anlage, in einem ersten Aufbauwinkel ausgerichtet ist. Der dritte Schritt des Verfahrens umfasst ein rechnergestütztes Ermitteln einer ersten, bauteilbereichsabhängigen Oberflächenrauheit. Der vierte Schritt des Verfahrens umfasst ein rechnergestütztes Ermitteln wenigstens eines ersten tragenden Querschnitts des Bauteils im Bereich der ermittelten Oberflächenrauheit.A device is claimed which is configured to carry out a method for designing a component which is produced by means of a beam melting method as a generative production method, in particular by means of selective laser melting, in a system for the additive production of the component. The method comprises as a first step a computer-aided design of the component in a first component design. The second step of the method comprises a computer-aided simulation of the production of the component in the installation, wherein the component is oriented in a first installation angle relative to a component platform in the installation. The third step of the method comprises a computer-aided determination of a first, component-area-dependent surface roughness. The fourth step of the method comprises a computer-aided determination of at least one first supporting cross section of the component in the region of the determined surface roughness.

Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand von Unteransprüchen und Ausführungsformen.Advantageous developments are the subject of subclaims and embodiments.

Beispielhafte Ausführungsformen können eines oder mehrere der im Folgenden genannten Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen, sofern eine, oder die, konkrete Kombination für den Fachmann nicht als offenkundig technisch unmöglich erkennbar ist. Auch die Gegenstände der Unteransprüche geben jeweils beispielhafte Ausführungsformen an.Exemplary embodiments may have one or more of the following features in any combination, provided one or the concrete combination is not apparent to the person skilled in the art as obviously technically impossible. The subject matters of the subclaims in each case give exemplary embodiments.

Bei allen oben gemachten und unten folgenden Ausführungen ist der Gebrauch des Ausdrucks „kann sein” bzw. „kann haben” usw. synonym zu „ist vorzugsweise” bzw. „hat vorzugsweise” usw. zu verstehen und soll beispielhafte Ausführungsformen erläutern. In all of the above and below, the use of the term "may be" or "may have" etc. is synonymous with "preferably" or "preferably", etc., and is intended to exemplify exemplary embodiments.

Wann immer hierin Alternativen mit „und/oder” eingeührt werden, so versteht der Fachmann das darin enthaltene „oder” vorzugsweise als „entweder oder” und vorzugsweise nicht als „und”.Whenever alternatives are included herein with "and / or", those skilled in the art will understand the "or" contained therein as preferably "either or" and preferably not as "and".

Hierin genannte Ausführungsformen sind als rein exemplarische Ausführungsformen zu verstehen, die nicht als beschränkend zu verstehen sind.Embodiments referred to herein are to be understood as purely exemplary embodiments, which are not to be construed as limiting.

Die Vorrichtung kann in einigen Ausführungsformen ein Computer sein. Die Konfiguration eines als Vorrichtung ausgestalteten Computers kann zur Auführung des Verfahrens eine Programmierung, ein Computerprogramm oder ähnliches sein.The device may be a computer in some embodiments. The configuration of a computer configured as a device may be a program, a computer program or the like for carrying out the method.

Ein generatives Fertigungsverfahren kann als additive Fertigung (eng.: Additive Manufacturing, abgekürzt AM) bzw. als ein Verfahren zur additiven Fertigung bezeichnet werden. Ein generatives Fertigungsverfahren kann auf der Basis computergenerierter Datenmodelle durchgeführt werden. Bei einem generativen Fertigungsverfahren kann aus formlosen (Flüssigkeiten, Gelen/Pasten, Pulver oder ähnlichem) und/oder aus formneutralen (z. B. bandförmig, drahtförmig, blattförmig) Werkstoffen bzw. Materialien mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse ein Bauteil hergestellt werden.A generative manufacturing process can be referred to as additive manufacturing (abbreviated: additive manufacturing, abbreviated AM) or as a process for additive manufacturing. A generative manufacturing process can be carried out on the basis of computer-generated data models. In a generative manufacturing process, a component can be produced from informal (liquids, gels / pastes, powders or the like) and / or from form-neutral (eg strip-shaped, wire-shaped, sheet-shaped) materials or materials by means of chemical and / or physical processes.

Eine rechnergestützte Konstruktion des Bauteils in einer Bauteilauslegung kann sich auf eine Bauteilauslegung bezüglich konstruktiver Parameter beziehen und/oder auf eine Bauteilauslegung bezüglich fertigungsbezogener Parameter. Bei einer Herstellung des Bauteils mittels einem generativen Fertigungsverfahren können sich bei einer Veränderung fertigungsbezogener Parameter Dimensionierungen, Oberflächenrauheiten und/oder strukturelle Eigenschaften des Bauteils verändern.A computer-aided design of the component in a component design may refer to component design with respect to design parameters and / or component design with respect to manufacturing-related parameters. In a production of the component by means of a generative manufacturing process, dimensions, surface roughness and / or structural properties of the component may change as the production-related parameters change.

Eine bauteilbereichsabhängige Oberflächenrauheit kann eine Oberflächenrauheit einer einzelnen Bauteiloberfläche sein. Eine Bauteiloberfläche kann eine innere oder eine äußeren Bauteiloberfläche sein. Eine Bauteiloberfläche kann sich auf einzelne Bereiche, Segmente, Abschnitte beziehen.A component area dependent surface roughness may be a surface roughness of a single component surface. A component surface may be an inner or an outer component surface. A component surface can refer to individual areas, segments, sections.

In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung, konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils, das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren in einer Anlage zur generativen Fertigung des Bauteils hergestellt wird, die weiteren folgenden Schritte auf. Die Schritte umfassen eine rechnergestützte Konstruktion des Bauteils in einer zweiten Bauteilauslegung, eine rechnergestützte Simulation der Fertigung des Bauteils in der Anlage, wobei das Bauteil, bezogen auf eine Bauteilplattform in der Anlage, in einem zweiten Aufbauwinkel ausgerichtet ist, ein rechnergestütztes Ermitteln einer zweiten, bauteilbereichsabhängigen Oberflächenrauheit, sowie ein rechnergestütztes Ermitteln wenigstens eines zweiten tragenden Querschnitts des Bauteils im Bereich der ermittelten Oberflächenrauheit. Der erste und der zweite Aufbauwinkel sind unterschiedlich. Rein exemplarisch kann der erste Aufbauwinkel 60 Grad, 75 Grad, 90 Grad, 120 Grad oder einen anderen Wert aufweisen, der zweite Aufbauwinkel 0 Grad, 30 Grad, 45 Grad oder einen anderen Wert.In some embodiments, the apparatus configured to carry out a method of designing a component that is manufactured by a beam fusion process as a generative manufacturing process in a device for the additive manufacturing of the component comprises the further following steps. The steps include a computer-aided design of the component in a second component design, a computer-aided simulation of the production of the component in the system, wherein the component, with respect to a component platform in the system, is aligned in a second setup angle, a computer-aided determination of a second, component-dependent area Surface roughness, as well as a computer-aided determination of at least one second supporting cross-section of the component in the region of the determined surface roughness. The first and second mounting angles are different. By way of example only, the first assembly angle may be 60 degrees, 75 degrees, 90 degrees, 120 degrees, or another value, the second assembly angle may be 0 degrees, 30 degrees, 45 degrees, or another value.

In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung, konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils, das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren in einer Anlage zur generativen Fertigung des Bauteils hergestellt wird, die weiteren folgenden Schritte auf. Die Schritte umfassen ein Auswerten (der Begriff Auswerten kann ein Analysieren bedeuten oder umfassen) von wenigstens einem der vorangegangenen Verfahrensschritte hinsichtlich der Zusammenhänge zwischen der Oberflächenrauheit, dem tragenden Querschnitt und der Ausrichtung des Bauteils in der Anlage, eine Festlegung der Ausrichtung des Bauteils in der Anlage, basierend auf der Auswertung des vorangegangenen Verfahrensschritts, insbesondere mit einer Dimensionierung wenigstens eines tragenden Querschnitts, sowie eine Fertigung des Bauteils in der Anlage, basierend auf der Konstruktion des vorangegangenen Verfahrensschritts. Eine Auswertung eines Zusammenhangs zwischen der Oberflächenrauheit, dem tragenden Querschnitt und der Ausrichtung des Bauteils in der Anlage kann, rein exemplarisch, darin bestehen, dass eine erste Bauteilauslegung mit einer zweiten Bauteilauslegung verglichen wird. Beide Bauteilauslegungen können mittels des Parameters der Ausrichtung des Bauteils in der Anlage festgelegt bzw. definiert werden, alle anderen Parameter (konstruktive bzw. geometrische Parameter, Werkstoffkenndaten etc.) werden optional nicht verändert. Die erste Bauteilauslegung wird, rein exemplarisch, mit einer Ausrichtung des Bauteils, basierend auf einem Aufbauwinkel von z. B. 90 Grad, festgelegt. Damit ergibt, basierend auf einer rechnergestützten Simulation der generativen Fertigung in der Anlage, eine mittlere Oberflächenrauheit in einem bestimmten Bereich der Bauteiloberfläche von z. B. ca. Ra = 40 μm und ein tragender Querschnitt von z. B. 10 mm. Diese Werte werden insbesondere mithilfe der Simulationssoftware und gegebenenfalls mit einer weiteren Software ermittelt. In einer nachfolgenden zweiten Bauteilauslegung wird, rein exemplarisch, die Ausrichtung des Bauteils, basierend auf einem Aufbauwinkel von z. B. 60 Grad, festgelegt. Damit kann sich, basierend auf einer rechnergestützten Simulation der generativen Fertigung in der Anlage, eine mittlere Oberflächenrauheit in einem bestimmten Bereich der Bauteiloberfläche von z. B. ca. Ra = 25 μm und ein tragender Querschnitt von z. B. 15 mm ergeben. Ein Vergleich der beiden Bauteilauslegungen im Rahmen einer Auswertung des Zusammenhangs zwischen der Oberflächenrauheit, dem tragenden Querschnitt und der Ausrichtung des Bauteils in der Anlage resultiert in einem größeren tragenden Querschnitt für die zweite Bauteilauslegung. Im Rahmen des Verfahrensschritts einer Festlegung der Ausrichtung des Bauteils in der Anlage kann daher diese zweite Auslegung gewählt werden, die auf einem Aufbauwinkel von 60 Grad basiert. Im Rahmen des nachfolgenden Verfahrensschritts wird dieser Aufbauwinkel von 60 Grad für die reale Fertigung des Bauteils in der Anlage zum generativen Fertigen des Bauteils gewählt.In some embodiments, the apparatus configured to carry out a method of designing a component that is manufactured by a beam fusion process as a generative manufacturing process in a device for the additive manufacturing of the component comprises the further following steps. The steps include evaluating (the term evaluating may mean or comprising analyzing) at least one of the preceding method steps regarding the relationships between the surface roughness, the load-bearing cross-section and the orientation of the component in the system, a determination of the orientation of the component in the system based on the evaluation of the preceding method step, in particular with a dimensioning of at least one load-bearing cross-section, and a production of the component in the system, based on the construction of the preceding method step. An evaluation of a relationship between the surface roughness, the supporting cross-section and the orientation of the component in the system can, purely by way of example, be that a first component design is compared with a second component design. Both component designs can be defined or defined by means of the parameter of the alignment of the component in the system, all other parameters (constructional or geometrical parameters, material characteristics etc.) are optionally not changed. The first component design is, purely by way of example, with an orientation of the component, based on a mounting angle of z. B. 90 degrees. This yields, based on a computer-aided simulation of the generative production in the plant, a mean surface roughness in a certain area of the component surface of z. B. approximately R a = 40 microns and a load-bearing cross-section of z. B. 10 mm. These values are determined in particular by means of the simulation software and, if necessary, with another software. In a subsequent second component design, purely by way of example, the orientation of the component, based on a mounting angle of z. B. 60 degrees. This can, based on a computer-aided simulation of the generative production in the system, a mean surface roughness in a certain range of the component surface of z. B. approximately R a = 25 microns and a load-bearing cross-section of z. B. 15 mm. A comparison of the two component designs in an evaluation of the relationship between the surface roughness, the load-bearing cross-section and the orientation of the component in the system results in a larger load-bearing cross-section for the second component design. As part of the process step of determining the orientation of the component in the system, therefore, this second design can be selected, which is based on a mounting angle of 60 degrees. As part of the subsequent process step, this construction angle of 60 degrees is selected for the real production of the component in the plant for generative manufacturing of the component.

In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung, konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils, das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren in einer Anlage zur generativen Fertigung des Bauteils hergestellt wird, den weiteren Schritt des Verwendens wenigstens einer Werkstoffsimulation zur rechnergestützten Konstruktion des Bauteils in wenigstens einer Bauteilauslegung auf. Eine Werkstoffsimulation kann beispielsweise eine computergestützte Modellierung einer Werkstoffmikrostruktur und/oder von mechanischen Werkstoffeigenschaften umfassen. Der Schritt eines Verwendens einer Werkstoffsimulation kann zusätzlich zu einem jeweils gewählten Aufbauwinkel durchgeführt werden.In some embodiments, the apparatus configured to perform a method of designing a component manufactured by a jet-melting process as an additive manufacturing process in a device for additive manufacturing of the component comprises at least the further step of using at least one material simulation for computer-aided design of the component a component design. A material simulation can include, for example, a computer-aided modeling of a material microstructure and / or mechanical material properties. The step of using a material simulation may be performed in addition to a selected setup angle.

In einigen Ausführungsformen weist die Vorrichtung, konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils, das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren in einer Anlage zur generativen Fertigung des Bauteils hergestellt wird, den weiteren Schritt des Verwendens wenigstens eines Einflussfaktors zur Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften auf. Die Werkstoffeigenschaften können beispielsweise mechanische und/oder physikalische Werkstoffeigenschaften umfassen.In some embodiments, the apparatus configured to carry out a method of designing a component that is manufactured by a beam melting process as a generative manufacturing process in a device for additive manufacturing of the component, comprises the further step of using at least one influencing factor to account for the material properties. The material properties may include, for example, mechanical and / or physical material properties.

Manche oder alle Ausführungsformen können einen, mehrere oder alle der oben und/oder im Folgenden genannten Vorteile aufweisen.Some or all embodiments may have one, several or all of the advantages mentioned above and / or below.

Mittels der Vorrichtung kann vorteilhaft den Konstrukteuren von Bauteilen eine Hilfestellung bei der Bauteilauslegung zur Verfügung gestellt werden. insbesondere können Auslegungsfehler aufgrund zu geringer Wandstärken vermieden bzw. verhindert werden. Mittels der Vorrichtung kann der effektiv tragende Querschnitt mithilfe der rechnergestützten Simulation ermittelt werden.By means of the device can advantageously be provided to the designers of components an aid in the component design available. In particular, design errors due to insufficient wall thicknesses can be avoided or prevented. By means of the device, the effective load-bearing cross-section can be determined by means of the computer-aided simulation.

Mittels der Vorrichtung kann vorteilhaft mithilfe der rechnergestützten Simulation ein analytischer und/oder reproduzierbarer Konstruktionsprozess durchgeführt werden. Ein aufwendiger, iterativer Konstruktionsprozess mit Veränderungen konstruktiver Daten, der eine erste Konstruktion mit einer nachfolgenden Überprüfung anhand eines erstellten Bauteils umfasst, dann eine zweite Konstruktion mit einer weiteren nachfolgenden Überprüfung anhand eines erstellten Bauteils umfasst und gegebenenfalls weiterer Schritte entfällt vorteilhaft. Weiterhin kann das Entfallen eines aufwendigen, iterativen Konstruktionsprozesses vorteilhaft zu Kostenersparnissen und/oder Zeitersparnissen führen.By means of the device can advantageously be carried out using the computer-aided simulation, an analytical and / or reproducible design process. A complex, iterative design process with changes in constructive data, which includes a first design with a subsequent check on the basis of a created component, then a second construction with a further subsequent review based on a created component and optionally further steps eliminates advantageous. Furthermore, eliminating a costly, iterative design process can advantageously result in cost savings and / or time savings.

Mittels der Vorrichtung kann weiterhin vorteilhaft eine effiziente Nutzung des Werkstoffpotentials erfolgen. Insbesondere basierend auf der rechnergestützten Simulation des Fertigungsprozesses kann diese Nutzung des Werkstoffpotentials effizienter durchgeführt werden gegenüber einem schrittweisen Durchführen und Analysieren realer Fertigungsprozesse, die zeitaufwendig und/oder kostenintensiv sein können.By means of the device can also be advantageously carried out an efficient use of the material potential. In particular, based on the computer-aided simulation of the manufacturing process, this use of the material potential can be performed more efficiently compared to a step-by-step implementation and analysis of real manufacturing processes, which can be time-consuming and / or expensive.

Das Gebrauchsmuster wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen, in welcher identische Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile bezeichnen, exemplarisch erläutert. In den jeweils stark schematisch vereinfachten Figuren gilt:The utility model is explained below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which identical reference numerals designate identical or similar components. In each case greatly simplified schematic figures:

1 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung, die vereinfacht den Verfahrensschritt einer rechnergestützten Konstruktion eines exemplarisches Bauteils ausführt; 1 shows an exemplary apparatus that simplifies the method step of a computer-aided design of an exemplary component;

2 zeigt die beispielhafte Vorrichtung, die den Verfahrensschritt einer rechnergestützten Simulation der Fertigung des Bauteils in einem ersten Aufbauwinkel in einer Anlage ausführt; 2 shows the exemplary device that performs the method step of a computer-aided simulation of the production of the component at a first assembly angle in a system;

3 zeigt die beispielhafte Vorrichtung, die die Verfahrensschritte einer rechnergestützten Ermittlung einer Oberflächenrauheit und eines tragenden Querschnitts, die auf dem ersten Aufbauwinkel basieren, ausführt; 3 FIG. 12 shows the exemplary apparatus performing the method steps of a computer-aided determination of a surface roughness and a load-bearing cross-section based on the first setup angle; FIG.

4 zeigt die beispielhafte Vorrichtung, die den Verfahrensschritt einer rechnergestützten Simulation der Fertigung des Bauteils in einem zweiten Aufbauwinkel in einer Anlage ausführt; 4 shows the exemplary device that performs the method step of a computer-aided simulation of the production of the component in a second assembly angle in a system;

5 zeigt die beispielhafte Vorrichtung, die die Verfahrensschritte einer rechnergestützten Ermittlung einer Oberflächenrauheit und eines tragenden Querschnitts, die auf dem zweiten Aufbauwinkel basieren, ausführt; und 5 shows the exemplary apparatus performing the method steps of a computer-aided determination of a surface roughness and a load-bearing cross-section based on the second setup angle; and

6 zeigt die beispielhafte Vorrichtung, die den Verfahrensschritt einer Fertigung des Bauteils, das in der zweiten Aufbaurichtung in der Anlage ausgerichtet ist, ausführt. 6 shows the exemplary device, which is the method step of a production of the component, which is aligned in the second construction direction in the system executes.

1 zeigt eine Vorrichtung 100, die den Verfahrensschritt einer rechnergestützten Konstruktion eines exemplarisches Bauteils 1 ausführt. Das rein exemplarische Bauteil 1 ist winkelförmig ausgestaltet, das einen innenliegenden Kanal 3 mit einem gitterförmigen Einsatz 5 aufweist. Der gitterförmige Einsatz 5 wird mit Haltestreben 7 in dem Kanal 3 fixiert bzw. verankert. Dieses rein exemplarische Bauteil 1 dient lediglich der Veranschaulichung der Vorrichtung 100, die zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung des Bauteils 1 konfiguriert ist. Das Bauteil 1 könnte beispielsweise in einer Maschine, in einer Anlage, in einem Bauwerk oder an einer anderen Stelle eingesetzt werden. 1 shows a device 100 describing the method step of a computer-aided construction of an exemplary component 1 performs. The purely exemplary component 1 is angled, which has an internal channel 3 with a grid-shaped insert 5 having. The grid-shaped insert 5 will with striving 7 in the channel 3 fixed or anchored. This purely exemplary component 1 is merely illustrative of the device 100 for carrying out a method of designing the component 1 is configured. The component 1 could for example be used in a machine, in a plant, in a building or elsewhere.

Die rechnergestützte Konstruktion wird vorzugsweise mittels einem Computer 100 als Vorrichtung 100 ausgeführt. Die rechnergestützte Konstruktion kann durch einen Anwender, der ein CAD Programm (CAD: engl. computer-aided design) bedient, das auf dem Computer installiert ist, erfolgen.The computer-aided design is preferably by means of a computer 100 as a device 100 executed. The computer-aided design may be performed by a user operating a computer-aided design (CAD) program installed on the computer.

Die Konstruktion des Bauteils 1 wird insbesondere unter der Vorgabe einer späteren Fertigung mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren, insbesondere mittels einem selektiven Laserschmelzverfahren, ausgelegt. Dieses Fertigungsverfahren ermöglicht besondere konstruktive Freiheiten, beispielsweise die Konstruktion innerer Strukturen oder Hinterschneidungen, die mit konventionellen Herstellverfahren, beispielsweise materialabtragender Verfahren oder Urformverfahren, zumindest schwer realisierbar sind.The construction of the component 1 is in particular under the specification of a later production by means of a beam melting process as a generative manufacturing process, in particular by means of a selective laser melting process designed. This manufacturing method allows special constructive freedom, for example, the construction of internal structures or undercuts, which are at least difficult to implement with conventional manufacturing processes, such as material removal processes or primary molding.

Das Bauteil 1 wird bevorzugt aus Metall gefertigt. Das generative Fertigungsverfahren des selektiven Laserschmelzens ist dafür besonders geeignet.The component 1 is preferably made of metal. The generative production method of selective laser melting is particularly suitable for this purpose.

2 zeigt den Computer 100, der den Verfahrensschritt einer rechnergestützten Simulation der Fertigung des Bauteils 1. in einem ersten Aufbauwinkel W1 in einer Anlage 200 (siehe 6) ausführt. Diese Simulation führt mit einer dafür geeigneten Software den gesamten Herstellprozess zum generativen Fertigen des Bauteils 1 in einer virtuellen Umgebung durch. Mittels dieser Simulation können beispielsweise verschiedene Prozessparameter eingestellt und deren Auswirkung auf das hergestellte Produkt getestet und analysiert werden. Derartige Prozessparameter können beispielsweise Werkstoffkenndaten, Laserparameter oder die Ausrichtung des Bauteils 1, bezogen auf eine Bauteilplattform 9 in der Anlage 200, sein. 2 shows the computer 100 , which is the method step of a computer-aided simulation of the production of the component 1 , in a first mounting angle W1 in a plant 200 (please refer 6 ). This simulation leads with a suitable software the entire manufacturing process for generative manufacturing of the component 1 in a virtual environment. By means of this simulation, for example, different process parameters can be set and their effect on the manufactured product can be tested and analyzed. Such process parameters can be, for example, material characteristics, laser parameters or the orientation of the component 1 , related to a component platform 9 in the plant 200 , be.

In 2 ist die Ausrichtung des Bauteils 1, bezogen auf die Bauteilplattform 9, durch einen ersten Aufbauwinkel W1 festgelegt. Als Bezugsgröße wird exemplarisch die rechte Stirnseite des Bauteils gewählt, eine andere Bezugsgröße ist gleichfalls möglich. Der erste Aufbauwinkel W1 weist einen Wert von ca. 90 Grad auf. Das Bauteil 1 wird in dieser virtuellen Umgebung schichtweise von unten, ausgehend von der Bauteilplattform 9, nach oben in y-Richtung schichtweise aufgebaut. Der Laser 11 verfestigt mittels eines Laserstrahls 13 das Bauteil 1 schichtweise pro Schichtebene 15, bevor die Bauteilplattform 9 schrittweise abgesenkt wird (siehe 6).In 2 is the orientation of the component 1 , related to the component platform 9 , determined by a first mounting angle W1. As a reference example, the right end face of the component is selected, another reference is also possible. The first mounting angle W1 has a value of approximately 90 degrees. The component 1 is layered in this virtual environment from below, starting from the component platform 9 , built up layer-by-layer in the y-direction. The laser 11 solidified by means of a laser beam 13 the component 1 in layers per layer plane 15 before the component platform 9 is gradually lowered (see 6 ).

Wie aus 2 ersichtlich ist, trifft der Laserstrahl 13, je nach eingestelltem bzw. gewählteren Aufbauwinkel W, in unterschiedlichen Winkeln auf die zu verfestigende Bauteiloberfläche. Die Bauteiloberfläche kann eine innere oder eine äußere Bauteiloberfläche sein. Die Bauteiloberfläche kann sich auf eine Wandung 17, den gitterförmigen Einsatz 5 oder die Haltestreben 9 beziehen. Bei dem in 2 gewählten ersten Aufbauwinkel W1 von ca. 90 Grad trifft der Laserstrahl 13 beispielsweise im Bereich der linken (bezogen auf die Darstellung in 2), äußeren Bauteiloberfläche in einem besonders spitzen Winkel auf die Bauteiloberfläche auf. Dies kann einen Einfluss auf die Rauheit der Oberfläche haben, wie es in den 3, 4 und 5 weiter ausgeführt und beschrieben wird.How out 2 can be seen, the laser beam hits 13 , depending on the set or selected mounting angle W, at different angles to the component surface to be solidified. The component surface may be an inner or an outer component surface. The component surface can be on a wall 17 , the grid-shaped insert 5 or the struts 9 Respectively. At the in 2 chosen first mounting angle W1 of about 90 degrees hits the laser beam 13 for example, in the area of the left (referring to the illustration in 2 ), outer component surface at a particularly acute angle to the component surface. This can have an effect on the roughness of the surface as it is in the 3 . 4 and 5 further executed and described.

3 zeigt den Computer 100, der die Verfahrensschritte einer rechnergestützten Ermittlung einer ersten Oberflächenrauheit RA1 und eines ersten tragenden Querschnitts Q1, die auf dem ersten Aufbauwinkel W1 basieren, ausführt. Basis für diesen Verfahrensschritt ist das rechnergestützte Modell des zuvor konstruierten Bauteils. Der vergrößerte Ausschnitt A zeigt, stark vereinfacht dargestellt, eine Oberflächenrauheit RA1, wie sie durch die Verfestigung des Materials durch den Laserstrahl 13 mittels einem selektiven Laserschmelzverfahren (eng. Selective Laser Melting; SLM) erzeugt werden kann. Generell ist eine gewisse Oberflächenrauheit RA durch das SLM Verfahren prozessbedingt und abhängig beispielsweise von der Partikelgröße des Pulvers als Ausgangsmaterial für den Herstellprozess. Die Höhe der Oberflächenrauheit RA hängt jedoch im Einzelnen von mehreren Einflussfaktoren ab. Von diesen Einflussfaktoren wird hier der Aufbauwinkel W näher analysiert. 3 shows the computer 100 which executes the method steps of computer-aided determination of a first surface roughness RA1 and a first supporting cross section Q1 based on the first setup angle W1. The basis for this method step is the computer-aided model of the previously designed component. The enlarged section A shows, greatly simplified shown, a surface roughness RA1, as by the solidification of the material by the laser beam 13 can be generated by means of a selective laser melting method (SLM). In general, a certain surface roughness RA is process-dependent by the SLM method and depends, for example, on the particle size of the powder as the starting material for the production process. The height of the surface roughness RA, however, depends in detail on several influencing factors. Of these influencing factors, the superstructure angle W is analyzed in more detail here.

Die Oberflächenrauheit RA in den einzelnen, bauteilbereichsabhängigen Segmenten wird mittels einer geeigneten Simulationssoftware ermittelt. Die Übertragbarkeit dieser Simulationsergebnisse auf den realen Fertigungsprozess muss entsprechend überprüft und validiert werden. In dem Ausführungsbeispiel der 3 wird die Oberflächenrauheit RA entsprechend auf allen inneren und äußeren Oberflächen rechnergestützt ermittelt. Exemplarisch wird in dem Ausschnitt A die erste Oberflächenrauheit RA1 ermittelt und in Bezug zu dem ersten Aufbauwinkel W1 gesetzt. Die erste Oberflächenrauheit RA1 wird bewusst in einem Bereich mit einem spitzen Einfallwinkel des Laserstrahls 13 auf die Oberfläche bestimmt. Anschließend wird in dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 derselbe Bereich der Oberfläche, jedoch bei einem anderen gewählten Aufbauwinkel W bestimmt, um deren Einfluss auf die Höhe der Oberflächenrauheit RA zu bestimmen.The surface roughness RA in the individual, component-area-dependent segments is determined by means of a suitable simulation software. The transferability of these simulation results to the real manufacturing process has to be checked and validated accordingly. In the embodiment of 3 the surface roughness RA is determined computer-aided on all inner and outer surfaces. By way of example, in section A, the first surface roughness RA1 determined and set in relation to the first setup angle W1. The first surface roughness RA1 becomes conscious in a range with a sharp angle of incidence of the laser beam 13 determined on the surface. Subsequently, in the embodiment of the 4 and 5 the same area of the surface, but determined at a different chosen mounting angle W to determine their influence on the height of the surface roughness RA.

Die Oberflächenrauheit RA bestimmt, insbesondere bei dünnen Strukturen, maßgeblich den tragenden Querschnitt Q. Der tragende Querschnitt ist eine tragende Fläche. Aus dem tragenden Querschnitt und angreifenden Kräften kann die Spannungsbelastung im Anwendungsfall ermittelt bzw. berechnet werden. Die Spannungsbelastung kann als Beanspruchung bezeichnet werden. Bei einer hohen Oberflächenrauheit RA, die durch einen spitzen Einfallswinkel des Laserstrahls 13 verursacht sein kann, kann der tragende Querschnitt Q geringer sein gegenüber einer niedrigeren Oberflächenrauheit RA. Wenn somit eine niedrigere Oberflächenrauheit RA, zumindest in bestimmten, für das Bauteil relevanten Oberflächenbereichen, durch eine geeignete Wahl eines Aufbauwinkels W ermittelt werden kann, ist es folglich möglich, eine höhere Beanspruchung bzw. Spannungsbelastung im Anwendungsfall zu erreichen. Alternativ kann bei gleicher Beanspruchung beispielsweise der Sicherheitsfaktor höher sein bzw. die Versagenswahrscheinlichkeit des Bauteils geringer bewertet werden. Dies kann insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen, beispielsweise im Flugzeugturbinenbau, hochrelevant sein.The surface roughness RA, in particular in the case of thin structures, essentially determines the load-bearing cross-section Q. The load-bearing cross-section is a load-bearing surface. From the load-bearing cross-section and attacking forces, the stress in the application can be determined or calculated. The stress load can be called stress. At a high surface roughness RA, caused by a sharp angle of incidence of the laser beam 13 may be caused, the load-bearing cross-section Q may be lower compared to a lower surface roughness RA. Thus, if a lower surface roughness RA, at least in certain, for the component relevant surface areas, can be determined by a suitable choice of a mounting angle W, it is therefore possible to achieve a higher stress or stress in the application. Alternatively, with the same load, for example, the safety factor can be higher or the probability of failure of the component can be rated lower. This can be highly relevant in particular for safety-relevant components, for example in aircraft turbine construction.

In dem Ausschnitt A des Bauteils 1 kann ein erster tragender Querschnitt Q1 bestimmt werden, der stark vereinfacht als Gesamtquerschnitt abzüglich der Oberflächenrauheit RA1 auf der Innenseite und auf der Außenseite ermittelt werden kann.In the section A of the component 1 For example, a first load-bearing cross-section Q1 can be determined, which can be determined in a greatly simplified manner as the overall cross-section minus the surface roughness RA1 on the inside and on the outside.

4 zeigt den Computer 100, der den Verfahrensschritt der rechnergestützten Simulation der Fertigung des Bauteils 1 in einem zweiten Aufbauwinkel W2 in der Anlage 200 ausführt. Die Beschreibung zur 2 gilt analog zu 4. 4 shows the computer 100 , which is the step of the computer-aided simulation of the production of the component 1 in a second setup angle W2 in the system 200 performs. The description for 2 applies analogously to 4 ,

Der zweite Aufbauwinkel W2 beträgt ca. 60 Grad. Somit ist das Bauteil 1, bezogen auf die Bauteilplattform 9, um ca. 30 Grad stärker nach rechts gekippt bzw. geneigt gegenüber dem ersten Aufbauwinkel W1 aus 2. Dies hat zur Folge, dass der Laserstrahl 13 in einem wesentlich weniger spitzen Winkel auf die Bauteiloberfläche in dem betrachteten Ausschnitt A auftrifft. Dadurch wird die Oberflächenrauheit RA beeinflusst, wie dies in der Diskussion zu 5 näher erläutert wird.The second mounting angle W2 is about 60 degrees. Thus, the component 1 , related to the component platform 9 , tilted by about 30 degrees more to the right or inclined relative to the first mounting angle W1 2 , As a result, the laser beam 13 impinges on the component surface in the considered section A at a substantially less acute angle. This influences the surface roughness RA, as discussed in the discussion 5 is explained in more detail.

Je nach gewähltem Aufbauwinkel W kann das Bauteil 1 bei einer späteren Fertigung durch entsprechende Stützstrukturen auf der Bauteilplattform 9 stabilisiert und fixiert werden.Depending on the selected mounting angle W, the component 1 in a later production by corresponding support structures on the component platform 9 stabilized and fixed.

Aufgrund der hier dargestellten Simulation des Fertigungsprozesses können unterschiedliche und weitgehend beliebige Aufbauwinkel W als Simulationsparameter eingestellt und deren Einfluss auf die Oberflächenrauheit RA analysiert werden.On the basis of the simulation of the production process shown here, different and largely arbitrary mounting angles W can be set as simulation parameters and their influence on the surface roughness RA can be analyzed.

5 zeigt den Computer 100, der die Verfahrensschritte einer rechnergestützten Ermittlung einer zweiten Oberflächenrauheit RA2 und eines zweiten tragenden Querschnitts Q2, die auf dem zweiten Aufbauwinkel W2 basieren, ausführt. Die Beschreibung zur 3 gilt analog zu 5. 5 shows the computer 100 which executes the method steps of a computer-aided determination of a second surface roughness RA2 and a second supporting cross-section Q2 based on the second setup angle W2. The description for 3 applies analogously to 5 ,

Der vergrößerte Ausschnitt A zeigt, stark vereinfacht dargestellt, eine Oberflächenrauheit RA2, die basierend auf dem zweiten Aufbauwinkel W2 und dem damit verbundenen stumpferen Auftreffwinkel des Laserstrahls 13 auf die Oberfläche des Bauteils 1, kleiner ist gegenüber der Oberflächenrauheit RA1, resultierend aus dem ersten Aufbauwinkel W1. Dies führt zu einem größeren tragenden Querschnitt Q2. Die Diskussion zur 5 gilt analog zur Diskussion von 3. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Beanspruchung des Bauteils 1 höher sein kann, wenn das Bauteil 1 mit dem zweiten Aufbauwinkel W2 von ca. 60 Grad, anstatt dem ersten Aufbauwinkel von ca. 90 Grad, in einem SLM Verfahren gefertigt wird. Zumindest in der Simulation führt dies zu diesem Ergebnis.The enlarged section A shows, greatly simplified, a surface roughness RA2, based on the second setup angle W2 and the associated blunt angle of incidence of the laser beam 13 on the surface of the component 1 is smaller than the surface roughness RA1 resulting from the first setup angle W1. This leads to a larger load-bearing cross-section Q2. The discussion about 5 applies analogously to the discussion of 3 , This can mean, for example, that the stress on the component 1 can be higher if the component 1 With the second mounting angle W2 of about 60 degrees, instead of the first mounting angle of about 90 degrees, is manufactured in a SLM process. At least in the simulation this leads to this result.

6 zeigt den Computer 100, der den Verfahrensschritt einer Fertigung des Bauteils 1, das in dem zweiten Aufbauwinkel W2 in der Anlage 200 ausgerichtet ist, ausführt. Auf die Einzelheiten des SLM Verfahren und der Anlage 200 wird hier nicht näher eingegangen, da dies dem Fachmann bekannt ist. Der Werkstoff, mit dem das Bauteil 1 schichtweise aufgebaut wird, liegt zunächst als Pulver in einem Pulverschacht 21 vor. Das Pulver 19 wird mittels eines Hubtisches 23 nach oben (y-Richtung) verschoben, so dass ein Schieber 25 (synonym zu Beschichter oder Recoater) das Pulver anschließend auf die Bauteilplattform 9 transportieren kann. Anschließend wird eine dünne Pulverschicht mittels des Laserstrahls 13 ausgehärtet (mittels selektivem Laserschmelzen). Anschließend wird die Bauteilplattform 9 um die ausgehärtete Schichtdicke abgesenkt. Dieser Prozess wird bis zum vollständigen Fertigen des Bauteils 1 fortgesetzt bzw. wiederholt. 6 shows the computer 100 , which is the process step of a production of the component 1 , which in the second setup angle W2 in the plant 200 is aligned, executes. On the details of the SLM procedure and the system 200 will not be discussed here, since this is known in the art. The material with which the component 1 is built up in layers, is initially as a powder in a powder well 21 in front. The powder 19 is by means of a lifting table 23 moved upwards (y-direction), leaving a slider 25 (synonymous to coater or recoater) the powder then on the component platform 9 can transport. Subsequently, a thin powder layer by means of the laser beam 13 cured (by means of selective laser melting). Subsequently, the component platform 9 lowered by the hardened layer thickness. This process will take until the complete fabrication of the component 1 continued or repeated.

Das fertige Bauteil 1 kann anschließend hinsichtlich der vorangegangenen Simulation überprüft und vermessen werden.The finished component 1 can then be checked and measured with regard to the previous simulation.

Das fertige Bauteil 1 kann anschließend oberflächenbehandelt werden, beispielsweise mittels Strahlen, und somit ein erforderliches Endmaß erreichen.The finished component 1 can then be surface-treated, for example by means of radiation, and thus achieve a required final size.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Vorrichtung; ComputerContraption; computer
200200
Anlageinvestment
Q1Q1
erster tragender Querschnittfirst load-bearing cross-section
Q2Q2
zweiter tragender Querschnittsecond load-bearing cross-section
RA1RA1
erste Oberflächenrauheitfirst surface roughness
RA2RA2
zweite Oberflächenrauheitsecond surface roughness
W1W1
erster Aufbauwinkelfirst mounting angle
W2W2
zweiter Aufbauwinkelsecond mounting angle
xx
x-Richtungx-direction
yy
y-Richtungy-direction
11
Bauteilcomponent
33
Kanalchannel
55
gitterförmiger Einsatzgrid-shaped insert
77
Haltestrebenholding struts
99
Bauteilplattformcomponent platform
1111
Laserlaser
1313
Laserstrahllaser beam
1515
Schichtebenelayer plane
1717
Wandungwall
1919
Pulverpowder
2121
Pulverschachtcoffee chute
2323
HubtischLift table
2525
Schieber; Beschichter; Recoaterslide; coater; recoater

Claims (5)

Vorrichtung (100), konfiguriert zur Ausführung eines Verfahrens zur Auslegung eines Bauteils (1), das mittels einem Strahlschmelzverfahren als generativem Fertigungsverfahren, insbesondere mittels selektivem Laserschmelzen, in einer Anlage (200) zur generativen Fertigung des Bauteils (1) hergestellt wird, mit den Schritten: – rechnergestützte Konstruktion des Bauteils (1) in einer ersten Bauteilauslegung, – rechnergestützte Simulation der Fertigung des Bauteils (1) in der Anlage (200), wobei das Bauteil (1), bezogen auf eine Bauteilplattform (9) in der Anlage (200), in einem ersten Aufbauwinkel (W1) ausgerichtet ist, – rechnergestütztes Ermitteln einer ersten, bauteilbereichsabhängigen Oberflächenrauheit (RA1), – rechnergestütztes Ermitteln wenigstens eines ersten tragenden Querschnitts (Q1) des Bauteils (1) im Bereich der ermittelten ersten Oberflächenrauheit (RA1).Contraption ( 100 ) configured to carry out a method of designing a component ( 1 ), which by means of a beam melting process as a generative manufacturing process, in particular by means of selective laser melting, in a plant ( 200 ) for the additive production of the component ( 1 ), comprising the steps of: - computer-aided design of the component ( 1 ) in a first component design, - computer-aided simulation of the production of the component ( 1 ) in the plant ( 200 ), wherein the component ( 1 ), based on a component platform ( 9 ) in the plant ( 200 ), is oriented in a first setup angle (W1), - computer-aided determination of a first, component-area-dependent surface roughness (RA1), - computer-aided determination of at least one first load-bearing cross-section (Q1) of the component ( 1 ) in the area of the determined first surface roughness (RA1). Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, mit den weiteren Schritten: – rechnergestützte Konstruktion des Bauteils (1) in einer zweiten Bauteilauslegung, – rechnergestützte Simulation der Fertigung des Bauteils (1) in der Anlage (200), wobei das Bauteil (1), bezogen auf eine Bauteilplattform (9) in der Anlage (200), in einem zweiten Aufbauwinkel (W2) ausgerichtet ist, – rechnergestütztes Ermitteln einer zweiten, bauteilbereichsabhängigen Oberflächenrauheit (RA2), – rechnergestütztes Ermitteln wenigstens eines zweiten tragenden Querschnitts (Q2) des Bauteils (1) im Bereich der ermittelten zweiten Oberflächenrauheit (RA2).Contraption ( 100 ) according to claim 1, comprising the further steps: - computer-aided construction of the component ( 1 ) in a second component design, - computer-aided simulation of the production of the component ( 1 ) in the plant ( 200 ), wherein the component ( 1 ), based on a component platform ( 9 ) in the plant ( 200 ), is oriented in a second setup angle (W2), - computer-aided determination of a second, component-area-dependent surface roughness (RA2), - computer-aided determination of at least one second load-bearing cross-section (Q2) of the component ( 1 ) in the area of the determined second surface roughness (RA2). Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit den weiteren Schritten: – Auswerten der Verfahrensschritte nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 hinsichtlich der Zusammenhänge zwischen der Oberflächenrauheit (RA), dem tragenden Querschnitt (Q) und der Ausrichtung (W) des Bauteils (1) in der Anlage (200), – Festlegung der Ausrichtung (W) des Bauteils (1) in der Anlage (200), basierend auf der Auswertung des vorangegangenen Verfahrensschritts, – Fertigung des Bauteils (1) in der Anlage (200), basierend auf der Festlegung des vorangegangenen Verfahrensschritts.Apparatus according to claim 1 or 2, comprising the further steps of: evaluating the method steps according to claim 1 and / or claim 2 with regard to the relationships between the surface roughness (RA), the load-bearing cross-section (Q) and the orientation (W) of the component ( 1 ) in the plant ( 200 ), - determination of the orientation (W) of the component ( 1 ) in the plant ( 200 ), based on the evaluation of the previous process step, - production of the component ( 1 ) in the plant ( 200 ), based on the definition of the previous procedural step. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: – Verwenden wenigstens einer Werkstoffsimulation zur rechnergestützten Konstruktion des Bauteils (1) in wenigstens einer Bauteilauslegung.Device according to one of the preceding claims, with the further step of: - using at least one material simulation for the computer-aided construction of the component ( 1 ) in at least one component design. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: – Verwenden wenigstens eines Einflussfaktors zur Berücksichtigung der Werkstoffeigenschaften.Device according to one of the preceding claims, with the further step: - Using at least one influencing factor to take into account the material properties.
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